斑马鱼HO1基因的表达特征及功能研究

实验对血红素加氧酶1（HO1）在斑马鱼发育中的功能进行了研究。多重序列比对结果显示,斑马鱼HO1与哺乳类、鸟类及其他鱼类的HO1氨基酸序列的总体相似性为44.1%86.8%,血红素结合标签相似性为87.5%95.8%。对斑马鱼早期胚胎和成鱼各组织进行RT-PCR检测,结果显示HO1转录本母源存在,HO1 mRNA的表达水平在尾芽期前较低,到咽囊期迅速上升并稳定在较高水平。HO1基因在斑马鱼成鱼多个组织中均有表达,在肝脏、脾、鳃、肾中的表达量较高。WISH结果显示,HO1基因在斑马鱼胚胎的卵黄合胞层、眼和血液中的表达量较高。利用超表达和基因敲降技术发现,注射HO1 mRNA使HO1基因过表达对斑马鱼早期胚胎发育无明显影响。注射HO1 MO使HO1基因表达抑制可导致斑马鱼胚胎出现发育迟缓、围心腔水肿、尾部消失等不同程度的畸形。HO1 MO导致的斑马鱼胚胎发育异常可被HO1 mRNA回复。利用Real-Time PCR研究发现,HO1基因表达抑制可导致IGF1表达量显著下降,IGFBP1表达量显著升高。这些结果表明斑马鱼HO1基因可通过调节IGF信号途径调控胚胎的正常发育。       

斑马鱼ca15b的克隆及在原始生殖细胞中的特异表达简

高保真PCR克隆获得了ca15b基因的全长,利用胚胎整体原位杂交等技术研究了ca15b基因在斑马鱼早期发育过程中的动态表达。结果发现,ca15b在斑马鱼早期发育过程中存在显著的原始生殖细胞(Primordial germ cell,PGC)特异表达模式。ca15b是一个母源性表达的基因:在分裂期的胚胎中,其mRNA集中分布于位于分裂沟的生殖质(Germ plasm);从囊胚期开始,可以观察到其在PGC中的特异表达;在原肠胚中,其mRNA在体细胞中急剧降解,仅特异表达于PGC,这一表达特征一直持续到受精后1d的胚胎。将体外合成的包含5′UTR和3′UTR的ca15b全长mRNA注射到斑马鱼胚胎后,仅能增强原肠期之前胚胎中ca15b的整体杂交信号;在原肠胚期之后,注射的mRNA在体细胞中快速降解。这提示在ca15b mRNA上可能存在某种转录后调控其在早期胚胎体细胞中降解而在PGC中稳定存在的机制。     

人Six1基因真核表达载体的构建及其生物学功能研究简

目的：构建带myc标签的Sixl基因的真核表达载体,获得myc-Sixl融合蛋白,并对其生物学功能进行初步检测。方法：以本实验室保存的乳腺文库为模板,采用PCR技术扩增Sixl编码序列,将其插入pXJ-40-myc载体,West-ern印迹检测其在人293T细胞中的表达;将重组质粒-9空载体分别转染乳腺癌细胞ZR75-1,通过qRT-PCR检测细胞中VEGF-C在mRNA水平的变化。结果：双酶切和测序结果表明myc-Six1真核表达质粒构建成功;Western印迹证明转染293T细胞后成功表达;qRT—PCR结果表明myc-Sixl可升高乳腺癌细胞ZR75-1的VEGF-C转录水平。结论：构建了带myc标签的Six1表达载体,为进一步研究Six1在乳腺癌转移中的作用奠定了基础。     

人激活转录因子5基因真核表达载体的构建及其生物学功能研究简

目的：构建带myc标签的人激活转录因子5（ATF5）的真核表达载体,获得myc-ATF5融合蛋白,并对其生物学功能进行初步检测。方法：以本实验室保存的带有XL5标签的ATF5质粒为模板,采用PCR技术扩增ATF5编码序列,将其插入pXJ-40-myc载体中,Western印迹检测其表达;将重组质粒与空载体分别转染人胚肾293T细胞,通过Western印迹和qRT-PCR检测其下游基因哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）在蛋白和mRNA水平的变化。结果：双酶切和测序结果表明myc-ATF5真核表达质粒构建成功,转染293T细胞后获得表达;Western印迹和qRT-PCR证明myc-ATF5可升高roTOR的转录和蛋白水平。结论：构建了带myc标签的人ATF5真核表达载体,为进一步研究ATF5在自噬中的功能奠定了基础。     

斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的表达及其对不同环境刺激的响应简

研究获得了斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的cDNA,进行了序列比对和系统进化分析,并采用实时定量RT-PCR(qPCR)方法研究了其表达模式及对不同环境刺激的转录反应。研究发现,斑马鱼nr1d4a和nr1d4b是由基因复制产生的旁系同源基因,具有高度保守的DNA结合结构域和配体结合结构域。斑马鱼nr1d4a和nr1d4b的表达模式具有明显的差别。nr1d4a在胚胎发育早期的表达量很低,72 hpf时开始显著升高;而nr1d4b具有较高水平的母源性表达,6 hpf时的表达量明显降低,但也在72 hpf显著回升。nr1d4a在脑和肾脏中表达量最高,其次是鳃、卵巢、精巢和眼,在肝脏中的表达量最低;nr1d4b在卵巢中表达量最高,其次是精巢和脑,在肠道和心脏中表达量最低。斑马鱼nr1d4a和nr1d4b都能被多种环境刺激瞬时诱导表达。16℃低温处理0.5h就能显著诱导斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的表达,但处理6h后其诱导效应开始下降并逐渐消失。除低温外,重金属(2μmol/L镉)、缺氧(5%氧气)和盐度(5‰)处理均能瞬时诱导nr1d4a和nr1d4b的表达,说明nr1d4a和nr1d4b基因可能参与斑马鱼对多种环境刺激的适应性反应。研究为深入揭示鱼类nr1d4a和nr1d4b基因的生物学功能及其表达调控机制奠定了基础。     

番茄 SlDP1 基因的克隆、生物信息学及表达特性分析简

DP基因属于DP/E2F转录因子家族,其编码的蛋白是E2F蛋白的二聚化分子伴侣,可能参与调控细胞周期、DNA复制、生长、分化、凋亡等多种细胞进程。根据SGN数据库登录的番茄序列,通过RT-PCR方法从野生型番茄中克隆了一个DP基因,命名为SlDP1。生物信息学预测,SlDP1蛋白定位于细胞核,具有保守的DNA结合域、二聚化区域和C-末端及多个磷酸化位点。蛋白质二级结构预测SlDP1蛋白含51.50%的环状结构,34.55%的α螺旋和2.66%的β折叠。荧光定量PCR分析外源激素对野生型番茄SlDP1基因表达量的影响,发现该基因受外源性乙烯前体ACC的诱导。对环境因子应答的RT-PCR结果表明,在伤害和盐处理的叶中该基因表达不受诱导,而盐处理的根中该基因表达量提高。SlDP1基因表达模式分析表明,该基因在根、花、萼片及成熟时期果实中表达量较高。这些结果为进一步研究SlDP1基因在番茄生长发育过程的功能奠定了基础。     

人vasorin蛋白的基因克隆、表达及纯化简

目的：克隆、表达人vasorin（VASN）蛋白。方法：利用PCR方法从HepG2细胞的cDNA中扩增获得目的基因,并插入带有6xHis标签的原核高效可溶性表达载体pET28a中,构建重组表达质粒pET28a-VASN,将重组表达质粒转化大肠杆菌BL21（DE3）,经IPTG诱导后目的基因获得表达,对融合目的蛋白进行Ni^2＋金属螯合柱纯化。结果：内切酶鉴定及基因序列测定证实重组表达质粒构建成功;对目的蛋白进行了原核表达,SDS-PAGE显示相对分子质量为61x10^3的特异表达条带;Western印迹证实目的蛋白为VASN,且主要以包涵体形式存在;对经尿素变性的表达产物进行了亲和层析纯化,有利于以后的变性、复性过程。结论：获得了人VASN融合蛋白,为其进一步的生物学功能研究奠定了基础。     

斜带石斑鱼MyD88基因的原核表达及蛋白纯化简

正Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)是一类重要的模式识别受体,其胞外结构域可识别特定的病原相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns,PAMPs),胞内的TIR(Toll-like/IL-1 receptor)结构域则参与启动胞内信号转导,诱导细胞产生活性氧中间体(Reactive oxygen intermediate)、活性氮中间体(Reactive nitrogen intermediate)和促炎症因子,在感染早期发挥重要作用[1]。在哺乳动物中,髓样分化因子88(Myeloid differentiation factor     

植物microRNA功能瞬时验证体系的建立简

目的：建立植物microRNA（miRNA）功能的瞬时活体验证体系,并检验该体系的有效性。方法：选用双元表达载体pcAMBIA1200,并插入烟草花叶病毒双35s启动子,以驱动目标miRNA超表达;选用双元表达载体pFGC5941的绿色荧光蛋白（GFP）改造载体用于潜在的靶基因与GFP融合蛋白的超表达,以转入这2种载体的农杆菌侵染烟草叶片,观察GFP融合蛋白的荧光,作为验证miRNA对其潜在靶基因调控作用的瞬时验证体系。选取拟南芥已知功能的miR393及其靶基因A船3,分别构建pcAMBIA1200-35s-miR393和pFGc5941-GFP-AFB3载体,利用农杆菌注射烟草叶片进行2个载体共转化,并以pFGC5941-GFP-AFB3单转化作为对照,激光共聚焦显微镜下观察融合蛋白的表达。结果：只将A朋3导入烟草表皮细胞,可观察到绿色荧光;而将miR393与A期3同时导入烟草表皮细胞后,未能观察到绿色荧光。表明miR393抑制了A朋3的表达。结论：本瞬时表达体系可作为植物miRNA功能的活体瞬时验证体系,为miRNA调控靶基因表达功能提供简单、快速、有效的证据。     

甘蔗 UGPase 5’侧翼序列克隆及缺失表达分析简

以甘蔗(FN95;-1702)为材料,通过接头连接PCR方法克隆该基因不同长度5′侧翼序列。将不同长度的5′侧翼序列连同UGPase基因的外显子片段定向插入到GUS基因上游,在保证其后GUS编码框不发生偏移的情况下,插入的UGPase外显子融合GUS表达成为新的报告基因。根据此策略,构建了一系列表达结构为5′ Flanking Sequence-UGPase Exon-GUS-Nos polyA的5′侧翼序列缺失表达载体,进行启动子活性分析。注射法转染烟草叶片组织检测GUS瞬时表达,分析结果表明,所克隆到的UGPase基因5′端侧翼序列不具有启动子活性。     

血红素加氧酶1在斑马鱼低氧应激中的保护作用研究

实验探讨了低氧条件下血红素加氧酶1（Ho1）对斑马鱼的保护作用。Real-time PCR结果显示,低氧条件下斑马鱼ho1 mRNA水平在斑马鱼胚胎和离体培养细胞ZF4中显著增加,而在成鱼的不同组织中呈现不同的反应。低氧处理24h后,斑马鱼脑、鳃和肝脏中ho1 mRNA表达量明显上升,而在心脏和肾脏中ho1 mRNA表达量显著降低。用锌原卟啉IX（ZnPPIX）抑制ZF4细胞ho1的表达,采用CCK8试剂盒检测细胞存活率,结果显示抑制ho1表达可导致低氧条件下ZF4细胞存活率明显降低。利用Hoechst染色和caspase 3活性检测发现,在低氧条件下抑制ho1表达后ZF4细胞的凋亡率较对照组显著增加,而Ho1的诱导剂可显著降低低氧条件下抑制组的细胞凋亡率。这些结果表明斑马鱼Ho1可能通过抗细胞凋亡发挥低氧保护作用。     

斑马鱼Zar1和Zar1-like基因的克隆及其表达分析

合子阻滞基因1(Zygote arrest 1,Zar1)及Zar1-like(Zar1L)作为母源基因,在小鼠卵子-合子转变过程中发挥着极其重要的作用。研究以斑马鱼为对象,采用cDNA末端快速克隆(RACE)技术获得了Zar1L cDNA全长,并采用RT-PCR技术检测Zar1和Zar1L在斑马鱼不同组织器官、卵母细胞和胚胎发育时期的表达情况。Zar1L cDNA的全长为1146 bp,编码311个氨基酸残基,5′非编码区20 bp,3′非编码区190 bp。多重序列比对结果显示,C-末端的序列非常保守,相似性高达74%,具有非典型的PHD基序(Plant homeo domain),并具有两个C4类型的锌指结构。在基因结构上,Zar1和Zar1L均由四个外显子构成,两个基因的每一个外显子在大小上也比较相近。分子进化表明斑马鱼Zar1和Zar1L属于两个不同的基因,可能是同一来源的祖先基因重复和进化的结果。RT-PCR结果表明斑马鱼Zar1和Zar1L的表达模式相似,都是卵巢特异表达基因,在卵母细胞及早期胚胎中可检测到大量转录本的存在,囊胚、原肠胚期后下降,但在整个胚胎发育期都可检测到转录本。斑马鱼Zar1和Zar1L mRNA的表达水平的一致性,似乎暗示着两个基因的功能基本一致。表达模式分析表明Zar1和Zar1L可能与斑马鱼卵子-合子转变有关,也可能与其他的胚胎发育过程有关。       

斑马鱼akt3 基因的克隆及其表达图谱与过表达分析

采用RT-PCR 和RACE 相结合的方法, 克隆得到了斑马鱼的akt3/pkb 基因, 其cDNA 全长为2874 bp,编码479 个氨基酸。斑马鱼akt3 具有akt 家族成员间保守的PH 结构域、催化活性结构域和调节结构域以及两个保守的磷酸化位点Thr305 和Ser472。与已发表的人、大鼠、小鼠的akt3 氨基酸序列比较, 相似性分别为95.8%、94.7%和95.4%。对斑马鱼早期胚胎进行RT-PCR 检测显示, akt3 在0-4hpf(hours post fertilization)含量水平较高, 6hpf 到12hpf 降低至较低水平, 16hpf 后表达量开始逐渐上升, 60hpf 至96hpf 则稳定在较高水平。原位杂交结果表明: akt3 在2hpf 至96hpf 的胚胎中整体都有表达, 没有组织特异性。在成鱼中, 除鳃部外, akt3 在所检测的其他各组织器官中均有表达, 在脑部和卵巢表达量较高; 利用显微注射持续表达myr-akt3 mRNA 研究其功能充分性时结果显示, 过量表达斑马鱼akt3 mRNA 能使斑马鱼胚胎发育滞后且伴随着尾部短粗、体节模糊、尾末端膨大甚至严重缩短等不同程度畸形。而在斑马鱼myr-akt3 注射组发育至24hpf 时观察(以排除akt3 造成的发育延迟的影响), 发现注射过akt3 的斑马鱼胚胎的脑部厚度较对照组显著增大, 表明akt3 对斑马鱼胚胎脑部尺寸发育有影响。       

斑马鱼胚胎发育过程中TGF-1基因的表达特征分析

为研究转化生长因子 (Transforming growth factor , TGF)1对斑马鱼胚胎发育的调控作用, 通过NCBI获得TGF-1基因序列, TGF-1 cDNA全长1571 bp, 编码377个氨基酸。系统进化树分析发现, TGF-蛋白按照不同的类型严格聚类, 斑马鱼TGF-1与其他鱼类的TGF-1聚集到一个分支, 在进化中非常保守。对斑马鱼胚胎进行RT-PCR和Real-Time PCR检测显示, TGF-1基因为母源表达基因, 在分节期之前的表达水平比较低, 而从咽囊期开始持续高水平的表达。胚胎整体原位杂交发现, TGF-1基因在斑马鱼24 hpf 胚胎中开始有特异信号出现, TGF-1基因的表达主要分布在腮弓、侧线原基、耳囊、嗅觉基板、心脏和前肾等处, 表明TGF-1基因可能参与斑马鱼胚胎免疫调节、循环系统发育和侧线形成。用低氧处理斑马鱼胚胎, 发现低氧处理24h后斑马鱼胚胎发育延迟。利用Real-Time PCR和胚胎整体原位杂交检测发现, 低氧处理后发育延迟的斑马鱼胚胎中TGF-1 mRNA表达量较常氧组显著降低。以上结果表明, TGF-1基因参与斑马鱼胚胎发育调控, 并且可能与低氧处理后斑马鱼胚胎发育延迟有关。研究结果将为深入研究斑马鱼TGF-1基因的功能奠定基础。       

斑马鱼IRF11基因的鉴定、亚细胞定位及表达特征

早期的研究表明IRF11是鱼类特有的IRF家族成员。查询最近解析的斑马鱼第九版基因组时,发现斑马鱼IRF1和IRF11命名出现了混乱。通过对脊椎动物IRF1和IRF11基因位点进行同线型分析表明,IRF11与IRF1是两个不同的基因,不宜命名为IRF1b和IRF1a。系统进化树分析发现,在脊椎动物中IRF11基因比IRF1起源更早;两栖类以后的脊椎动物基因组只有IRF1,没有IRF11,其中原因可能是因为基因丢失。斑马鱼IRF11与脊椎动物IRF1一样,其表达蛋白定位在细胞核中。缺失分析揭示斑马鱼IRF11的DBD有一个能引导蛋白定位进入细胞核的序列。表达分析发现poly（I:C）能诱导斑马鱼IRF11的表达,但其表达水平低于IRF1。     

低氧对斑马鱼胚胎心脏和血管发育及相关基因表达的影响

研究以斑马鱼(Danio rerio)为研究模型,选择心脏和血管荧光标记的2个品系斑马鱼为实验材料,设定低氧和常氧2种水体溶氧条件,用荧光显微镜检测低氧胁迫对胚胎形态结构、心脏和血管外部形态、心率、胚胎躯干部主要血管形成的影响.研究发现低氧导致胚胎存活率低于常氧.低氧不仅滞后胚胎发育,而且造成胚胎形态异常.低氧胁迫后斑...     

温度刺激对斑马鱼仔鱼基因转录表达的影响

许多优良鱼类养殖品种不耐低温或高温的特点给水产养殖业带来诸多限制和困难,这些鱼类在胚胎和仔鱼等早期阶段的抗寒和抗热能力比成体更差,育苗过程中很容易受到温度突然变化的影响。虽然目前利用基因芯片技术已研究了温度刺激对几种鱼类成体组织中基因表达的影响,但温度刺激对仔鱼基因转录表达的影响还未见报道。研究以斑马鱼受精后96h的出膜仔鱼为实验材料,分别在低温(16℃)和高温(34℃)条件下处理12h和24h,用基因芯片技术检测温度刺激对其基因表达的影响。与培养在28℃的对照相比,低温和高温处理后共有3633个基因发生差异表达,其中低温处理后差异表达基因数目多于高温处理,而且低温抑制基因数目多于诱导表达基因的数目。生物信息学分析结果表明,低温诱导基因主要参与RNA加工和核糖体生物发生等生物学过程,高温诱导基因则主要参与应激反应和未折叠蛋白结合。低温抑制基因主要参与蛋白质水解、视觉感知以及铁离子结合等生物学功能,高温抑制基因参与的生物学功能包括DNA复制、神经系统过程和类固醇激素生物合成等。除了已报道的温度刺激响应基因外,研究鉴定出了大量尚未报道与温度刺激相关的基因,如参与RNA加工的rnmtl1a和pus3基因,以及参与转录调控的twistnb和aebp2基因等。研究结果为进一步揭示鱼类冷或热适应的分子机理和培养耐寒或耐热的养殖新品种提供理论基础。     

斑马鱼nrf基因时空表达分析及其在调控胰外分泌酶原基因表达中的作用研究

通过GenBank搜索发现,斑马鱼中有6个nrf同源基因,即nfe2、nrf1a、nrf1b、nrf2a、nrf2b和nrf3。为了研究6个nrf在物种之间的关系,实验对6个Nrf蛋白进行系统发育树分析,结果显示6个Nrf蛋白的分子进化趋势与物种进化趋势一致,尽管在硬骨鱼类中由于基因组倍增的原因,nrf1和nrf2基因各产生了两个拷贝,但Nrf蛋白仍然是比较保守的。此外,实验选取斑马鱼胚胎发育十个不同时期（1 cell、2 cell、3.5 hpf、6 hpf、12 hpf、24 hpf、36 hpf、48 hpf、72 hpf、96 hpf）,对其表达模式进行了详细的研究,结果显示:6个nrf在一细胞期都有转录信号,且胚胎发育早期（48 hpf之前）全身广泛表达。72 hpf后,nrf1b、nrf2a、nrf2b、nrf3和nfe2基因的表达部位主要集中在头部、部分躯干、肠处,nrf2b还在脊髓处有微弱的表达。总体来说,6个nrf基因的表达部位基本重叠。研究还利用双荧光素酶检测系统检测了6个Nrf蛋白对胰外分泌酶原基因（tryl）转录的调控,结果显示nrf1a、nrf2a、nrf2b与nfe2的过表达能使tryl的表达上调,而nrf1b与nrf3的过表达能抑制tryl的表达。研究结果将为深入研究斑马鱼6个nrf基因的功能叠加、互补及其功能歧化奠定基础。     

文昌鱼profilin同源基因的胚胎发育表达图式

本研究利用胚胎整体原位杂交技术结合系列组织学切片技术,以及Northern blot 分析,对进化上处于特殊地位的模式动物文昌鱼profilin 基因不同发育时期的表达图式进行了系统研究,揭示了该基因的动态表达图式与肌肉分化的过程一致,文昌鱼profilin 基因可能与胚胎早期肌肉的发育相关。同时,通过Southern blot 检测对青岛文昌鱼profilin 基因可能存在的同源体进行了探讨,试图为弄清文昌鱼肌肉发育分化的分子机制提供资料。